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          不同粉末涂料體系對涂層的影響
          時間:2021-07-31 16:27:28 點擊次數:60

          腐蝕問題一直以來困擾著涂料職業,本文重點著眼于粉末涂料配方體系中對防腐影響的一些要素,當然大氣環境與基材在很大程度上也會影響著涂層的腐蝕性能。

          與其他化學體系比較,環氧樹脂因為其共同的化學結構賦予。其優異的耐化學性和耐水性以及與基材的附著力。

          所以在防腐領域,環氧樹脂占大多數。文中對不同類型的環氧樹脂,固化劑以及常用的防腐助劑和填料進行了分析。

          1、導言

          隨著工業技術的快速開展,環境保護問題現已越來越遭到全世界的注重。特別是在我國,政府機構聲明在2015年初開端對溶劑涂料廠商征收高達4%的消費稅。

          因為粉末涂料的VOC幾乎接近于零,這對于粉末涂料廠商是個好消息,將會提供更多的開展契機與政府的大力支持。

          粉末涂料已廣泛應用到許多領域,諸如修建、轎車、管道、移動通信和家用電器等。粉末涂料職業中,涂料防腐的工作與研討一直沒有間斷過。

          有關橋梁、修建物、飛機、轎車與輸氣管道等腐蝕損壞的報導習以為常。盡管在油氣管道職業中現已開宣布一種有效的陰極保護措施,但仍存在涂層損壞的狀況。

          涂層損壞的影響要素許多,這或許遭到包含成膜物質、顏填料、助劑、基材類型、前處理工藝、固化工藝、涂層厚度與涂層附著力在內涂料體系的影響,也或許包含溫度、濕度、細菌與紫外線在內外部環境的影響。所有腐蝕影響要素間的聯系如圖1所示。 


          對于粉末涂料廠商而言,防腐功能的改善關鍵在于涂料本身化學組成的設計,這就需要挑選適宜的成膜物質、顏填料與防腐助劑。接下來這些影響要素將逐個介紹。

          2、成膜物質

          粉末涂料所用樹脂主要為聚酯、丙烯酸、聚氨酯與環氧。聚酯結構中存在著酯基,易于在潮濕環境下水解;丙烯酸結構中也含有酯基,被證明易在酸雨環境下遭到破壞;

          聚氨酯可用于防腐涂料,但價格高昂;價格合理與防腐功能優良的環氧樹脂,則是個很好的挑選,如圖2所示,就以雙酚A型環氧為例。

           

          雙酚A型環氧優秀防腐功能的決定因素如下:

          1)側羥基賦予了同金屬杰出的附著力

          2)骨架中醚鍵賦予了優秀的耐化學性與耐堿性;

          3)結構中無酯基,具備杰出的耐水性;

          4)高交聯密度賦予了對基材更杰出的屏蔽作用;

          除了雙酚A型環氧,線性酚醛改性環氧與雙酚F型也可用于防腐粉末涂料中,兩者的化學結構圖如圖3與圖4所示。 


          從化學結構上分析,線性酚醛改性環氧同雙酚A型環氧與F型環氧相比,單位摩爾物質中含有更多數目的環氧基團與芳香環,固化后交聯結構更為細密,具有更優秀的防腐功能,但一起也存在脆性這一缺陷,一般很少在粉末涂料中單獨使用。

          在重防腐粉末涂料中,線性酚醛改性環氧往往與雙酚A型環氧共混使用,以到達優秀的防腐功能與力學功能。粉末涂料用雙酚F型環氧主要是為改善涂料的流平性,也可同雙酚A型環氧共混使用。

          除了化學結構,分子量也是影響環氧各項功能的重要因子,其影響狀況如圖5所示。同高分子量環氧相比,因為低分子量環氧含有更多數目環氧基團,固化后涂層的交聯密度增大,從而涂層的硬度添加,柔韌性與沖擊強度降低。

          低分子量環氧比高分子量環氧結構中含有較少數目的羥基,也會降低涂層與基材間的潮濕性與附著力。

          綜合環氧各項功能考慮,環氧的分子量須在必定范圍內,或大或小均會影響到涂層的防腐功能。在重防腐領域中,環氧的分子當量一般在700-900g/eq,分子量散布較窄。

           

          在固熱性粉末涂料配方中,成膜物質主要由樹脂與固化劑組成。粉末涂料用環氧的常見固化劑包含咪唑、胺類(雙氰胺與芳香胺類)、酸酐與酚類固化劑等。

          其中,咪唑因為活化能低與固化反響劇烈,固化后涂層內應力大與力學功能不佳,很少單獨使用,而是常常作為環氧粉末涂料的催化劑。雙氰胺具有杰出的綜合功能與性價比,是常見的粉末涂料固化劑。

          幾種芳香胺也可用于粉末涂料固化劑,例如Z.Wang等研討了三種芳香胺類固化劑(二氨基苯砜、間苯二胺與酚醛胺)固化涂層在濃度為10%的熱硫酸溶液中的防腐功能,發現二氨基苯砜固化涂層具有更好的防腐功能。

          因為酸酐易產生刺激性氣體,儲藏穩定性不佳,在一定程度上約束了它在粉末涂猜中的使用。酚類固化劑以其低烘烤溫度、快速固化與優秀防腐功能的長處,成為在重腐蝕環境如油氣管道領域中的首選。

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